सीमेंस
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: विद्युत चालकता
01 · परिभाषा
एक सीमेंस उस खंड की चालकता है जिसका प्रतिरोध एक ओम है। इस इकाई में नई भौतिकी नहीं है, लिखने की सुविधा है: समांतर चालकताएँ बस जुड़ जाती हैं, जबकि प्रतिरोधों को व्युत्क्रमों से गिनना पड़ता है। इसीलिए जहाँ सब कुछ समांतर जुड़ा है वहाँ सीमेंस में बात होती है — विद्युत रसायन में विलयनों की, शरीरक्रिया विज्ञान में झिल्लियों की, इलेक्ट्रॉनिकी में ट्रांजिस्टर की प्रवणता की।
यही बात इस इकाई को सही ठहराती है। समांतर जोड़ में प्रतिरोधों को व्युत्क्रमों के रास्ते जोड़ना पड़ता है, जबकि चालकताएँ सीधे जुड़ जाती हैं, जैसे किसी संधि पर धाराएँ; उलझे हुए जाल का हिसाब सीमेंस में सिमटकर जोड़ भर रह जाता है। दूसरा क्षेत्र विलयन हैं। पानी की चालकता घुले हुए नमक की मात्रा के समानुपाती है, और एक्वेरियम से लेकर परमाणु संयंत्र तक सारा जल-उपचार उसे प्रति सेंटीमीटर माइक्रोसीमेंस में नापता है। शुद्ध जल में चालकता उसके अपने वियोजन से तय होती है और प्रति सेंटीमीटर माइक्रोसीमेंस के सौवें भाग के पाँच के आसपास रहती है — वह सीमा जिससे नीचे कोई आसवन नहीं जाता।
तीन-तीन ओम के तीन प्रतिरोधक समांतर जोड़ने पर एक ओम देते हैं — पर प्रतिरोधों के रास्ते वहाँ पहुँचने का अर्थ है तीन भिन्न जोड़ना और परिणाम को उलटना। सीमेंस में वही काम मन ही मन हो जाता है: एक तिहाई और एक तिहाई और एक तिहाई मिलकर एक। संधि-विभव विधि इसी पर टिकी है: अज्ञात हैं संधियों के विभव और गुणांक हैं शाखाओं की चालकताएँ; आव्यूह सममित निकलता है और बिना किसी भिन्न के संख्यात्मक रूप से हल हो जाता है। बिजली के जालों की गणनाएँ ठीक सीमेंस में की जाती हैं, और ओम में केवल अंतिम उत्तर बदला जाता है।
02 · रूपांतरण
चालकता डालिए — पत्रक उसे प्रतिरोध में पलट देगा
ओम से नाता व्युत्क्रम है, इसीलिए तालिका इकाई को मान से भाग देती है। मो और «उलटा ओम» वही सीमेंस हैं पुराने नामों से, जो सत्तर के दशक तक पुस्तकों में हैं।
चालकतामापी विलयन की चालकता नहीं नापता, बल्कि अपने ही सेल की चालकता नापता है; इसीलिए संवेदक के पत्रक में सेल स्थिरांक दिया रहता है: इलेक्ट्रोडों की दूरी और उनके क्षेत्रफल का अनुपात। नापे गए सीमेंस को इस स्थिरांक से व्युत्क्रम सेंटीमीटर में गुणा करने पर प्रति सेंटीमीटर माइक्रोसीमेंस मिलता है। शुद्ध जल के लिए छोटे स्थिरांक वाले सेल लिए जाते हैं, समुद्री जल के लिए बड़े, वरना यंत्र परास से बाहर चला जाता है।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलता है |
|---|---|---|---|
| S | सीमेंस, SI इकाई | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
| mS | मिलिसीमेंस | 1000 | विद्युत रसायन का जाना-पहचाना हिस्सा |
| µS | माइक्रोसीमेंस | 1000000 | प्रति सेंटीमीटर — प्रयोगशालाओं की कामकाजी लिखावट |
| nS | नैनोसीमेंस | 10⁹ | यहाँ चालकता काम आने के बजाय बाधा बन जाती है |
| kS | किलोसीमेंस | 0.001 | प्रतिरोध माइक्रोओम में गिर जाता है |
| Ω | ओम, प्रतिरोध | 1 | व्युत्क्रम राशि, दूसरी इकाई नहीं |
| kΩ | किलोओम | 0.001 | दशमलव के बाद चार अंक — ये तो पहले ही माइक्रोसीमेंस हैं |
| ℧ | मो, ओम उलटा | 1 | वही चीज़ पुराने नाम से |
| abS | ऐबसीमेंस, CGS विद्युतचुंबकीय | 10⁻⁹ | एक ही इकाई में एक अरब सीमेंस |
| statS | CGS स्थिरवैद्युत पद्धति का सीमेंस | 8.988·10¹¹ | पिकोसीमेंस से थोड़ा अधिक |
| सीमेंस इकाई | 1860 की सीमेंस इकाई | 0.9536 | एक मीटर लंबा पारे का स्तंभ |
| 2e²/h | चालकता क्वांटम | 12906 | 2019 से ठीक संख्या |
| S | सीमेंस | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
ओम से नाता व्युत्क्रम है, इसीलिए तालिका इकाई को मान से भाग देती है: समांतर चालकताएँ जुड़ती हैं, प्रतिरोध नहीं
03 · परिमाण की कोटियाँ
विद्युतरोधी से अतिचालक तकएक सीमेंस: एक ओम प्रतिरोध वाला खंड
04 · मापक यंत्र
चालकता किससे नापते हैं
यह विलयन में अपनी प्रत्यावर्ती धारा बहाता है और ओम के नियम से चालकता गिनता है। दिष्ट धारा काम नहीं आती: वह पानी को तोड़ती है और इलेक्ट्रोडों को विद्युत-अपघटन के उत्पादों से ढक देती है, इसीलिए आपूर्ति सदा प्रत्यावर्ती रहती है, प्रायः एक किलोहर्ट्ज़ पर।
विलयन दो वलयाकार क्रोड़ों से होकर जाता है: पहला द्रव में वलय धारा जगाता है, दूसरा उसे पकड़ लेता है। इलेक्ट्रोड माध्यम को बिलकुल नहीं छूते, इसीलिए संवेदक अम्लों, क्षारों और गंदे मल-जल में काम करता है, जहाँ साधारण प्लेटें महीने भर में नष्ट हो जातीं।
1978 से महासागर की लवणता रासायनिक विश्लेषण से नहीं, बल्कि तापमान और दाब के साथ चालकता नापकर तय की जाती है। लवणता का व्यावहारिक पैमाना नमूने की चालकता और पोटैशियम क्लोराइड के संदर्भ विलयन की चालकता के अनुपात से परिभाषित है, इसीलिए वह विमाहीन है।
एक परमाणु मोटे पुल की चालकता सहज रूप से नहीं, बल्कि 77.48 माइक्रोसीमेंस के क्वांटम के गुणज सीढ़ियों में बदलती है। मान केवल प्लांक नियतांक और इलेक्ट्रॉन के आवेश पर निर्भर है, और स्वयं प्रभाव को सोने के तार को टूटने तक खींचकर देखा जाता है।
05 · लेखन नियम
बड़ा S — वरना वह सेकंड है
यहाँ पूरा भार अक्षर के आकार पर है: S सीमेंस है, s सेकंड। इकाई का नाम रूसी में संख्या के अनुसार नहीं बदलता: «पाँच सीमेंस», न कि «सीमेंसों», क्योंकि वह कुलनाम है। 1971 तक इसी राशि को «मो» कहा जाता था — ओम उलटा पढ़ा हुआ, उलटे संकेत ℧ के साथ। नाम लगभग एक सदी टिका और आज भी ट्रांजिस्टरों की अंग्रेज़ी दस्तावेज़ी में मिलता है, जहाँ प्रवणता मिलिमो में दी जाती है। विलयन की चालकता S/m में लिखी जाती है, पर प्रयोगशाला की रीत µS/cm को मज़बूती से थामे है: वह सौ गुना छोटा है और अंक सुविधाजनक निकलते हैं।
रूसी संकेत См है, बड़े С के साथ। 1971 तक इकाई को «मो» कहते थे — ओम उलटा पढ़ा हुआ — और उलटी ओमेगा ℧ से लिखते थे; यह लिखावट औपचारिक रूप से हटा दी गई, पर इलेक्ट्रॉन वाल्वों की पुस्तिकाओं में और ट्रांजिस्टरों के अंग्रेज़ी साहित्य में मिलती है, जहाँ प्रवणता अब भी कभी-कभी मिलिमो में दी जाती है। विलयनों की चालकता प्रायः प्रति मीटर नहीं, प्रति सेंटीमीटर माइक्रोसीमेंस में दी जाती है: दोनों लिखावटों के बीच गुणक सौ है, और उसमें गड़बड़ी ऐसी त्रुटि देती है जिससे बॉयलर का पानी अयोग्य होते हुए भी आसानी से योग्य मान लिया जाता है।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
सीमेंस और ओम एक ही राशि हैं दो ओर से। प्रत्यावर्ती धारा के परिपथों में प्रतिबाधा की व्युत्क्रम राशि को प्रवेश्यता कहते हैं, और वह भी सीमेंस में नापी जाती है।
चालकता क्वांटम फ़ॉन क्लित्सिंग नियतांक के आधे का व्युत्क्रम है: दोनों संख्याएँ एक ही क्वांटम सीमा को दो ओर से बताती हैं। इनमें से पत्रकों में से सीमेंस के पड़ोस में हैं ओम व्युत्क्रम राशि के रूप में, ऐंपियर s वोल्ट परिभाषा से, प्रति लीटर मोल विलयनों के लिए और फैरड प्रवेश्यता के प्रतिघाती भाग से।
07 · ऐतिहासिक भाग
उलटा पढ़ा गया ओम
सीमेंस ने पीटर्सबर्ग से क्रीमिया तक की तार-लाइन बनाई और पहली बिजली की ट्राम। चालकता की इकाई उनका नाम धारण करती है — और वह ओम की व्युत्क्रम है।
चालकता «मो» में नापी जाती थी — ओम उलटा — और उलटी ओमेगा से लिखी जाती थी। नाम विलियम टॉमसन का माना जाता है, और वह अस्सी बरस से ऊपर टिका: वाल्व की पुस्तिकाएँ मिलिमो से भरी हैं।
चौदहवें महासम्मेलन ने सीमेंस, कैटल और मोल स्वीकार किए और इसी के साथ अपने नाम वाली व्युत्पन्न इकाइयों की सूची बंद कर दी। सीमेंस अकेली ऐसी SI इकाई निकली जो केवल किसी वैज्ञानिक के नहीं, बल्कि एक उद्यमी के नाम पर है।
दो चालकों के बीच बिंदु-संपर्क में चालकता 77.48 माइक्रोसीमेंस के क्वांटम के गुणजों में छलाँग लगाकर बदलती है। हर सीढ़ी का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनों के लिए एक और मार्ग खुल गया — वह सीमा जिसके पार चालकता सतत राशि नहीं रह जाती।
एक ही नाम सौ बरस के अंतर पर दो अलग इकाइयों को मिला
1860 में वेर्नर सीमेंस ने प्रतिरोध का एक मानक सुझाया — एक मीटर लंबा और एक वर्ग मिलीमीटर काट वाला पारे का स्तंभ — और उसे «सीमेंस इकाई» कहा गया। वह आज के ओम की 0.9536 के बराबर थी और चौथाई सदी तक महाद्वीप के तार-संचालकों की कामकाजी माप बनी रही। बीस बरस बाद कांग्रेस ने उसकी जगह ओम चुना, जो आकार में कुछ भिन्न था। और 1971 में चौदहवें महासम्मेलन ने सीमेंस का नाम चालकता की इकाई को दे दिया — ठीक उसी राशि को जो उस राशि की व्युत्क्रम है जिस पर उन्होंने लिखा था। अनोखापन यहीं है: एक उद्यमी ने प्रतिरोध की इकाई सुझाई, और उसका नाम उसकी व्युत्क्रम को मिला।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 36 भाषाओं में।
अपने नाम वाली SI व्युत्पन्न इकाइयाँ
सीमेंस का पत्रक खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
गेरुए रंग में — वे चार इकाइयाँ जिनसे सीमेंस बनता हैदूसरी लिखावटों में चालकता
पत्रक की भाषा
36 भाषाएँ। संकेत S अंतरराष्ट्रीय है, पर पानी की कठोरता नहीं: जर्मन अंश, फ़्रांसीसी, अंग्रेज़ी और प्रति लीटर मिलीग्राम — पत्रक उन्हें वहीं के चलन पर ले आता है।